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摘  要：膜片是隔膜压缩机稳定运行的关键零部件，其工作性能直接影响压缩机的可靠性，因此探究单层膜片以及膜片组是非常重要的。所以通过对隔膜压缩机膜片进行三维建模，用ANSYS WORKBENCH软件对膜片厚度进行研究分析，结果表明，通过对膜片组的优化，能够提高膜片组的使用寿命，提高隔膜压缩机的使用效率。

关 键 词：隔膜压缩机;膜片组;有限元分析;优化

随着全球能源日益紧张，以及全球环境的恶化，开发绿色能源成为目前世界的必然趋势;隔膜式压缩机是一种容积式压缩机，主要由电机、底座、曲轴箱、曲轴连杆运动机构、缸体部件、油气管路、电控系统组成。

一 隔膜压缩机

1.1隔膜压缩机膜片组工作原理

隔膜压缩机中气缸的职能是由一个膜腔来完成的，膜片由液压油驱动，膜片在液压油推力的作用下来回摆动，从而完成吸气、压缩、排气循环往复的过程。膜腔中压缩气体不与任何润滑油接触，而且通过静密封件与外界做到完全密封，因此，在气体压缩过程中保证无泄漏、气体不受污染错误！未找到引用源。。

1.2 隔膜压缩机膜片气侧与油侧受力过程

膜片从紧贴配油盘位置开始向上运动，由于膜片的弹性变形是膜片自身具有向上的复原力，此时油侧向上的压力与膜片复原力的合力等于膜片气侧的压力，即膜片气侧压力稍大于膜片油侧压力，随着膜片向上推进，膜腔内气体被不断压缩，膜片气侧与油侧压力同时增大;当膜片达到平衡的位置时，膜片的弹性复原力为零，此时膜片的气侧压力与油侧压力相等;膜片越过平衡位置继续向上运动并压缩气体，此时膜片具有向下的弹性复原力，即膜片油侧压力开始大于气侧压力，同时随着气体压缩，膜片油侧与气侧的压力也在不断增大;当膜片气侧压力等于压缩机排气压力时，压缩机排气阀打开开始排出气体，在此过程中膜片气侧压力保持不变，而膜片向下的弹性复原力不断增大，因为膜片油侧压力随之不断增大，直至膜片紧贴膜腔，排气过程结束;此时，油腔内活塞继续向上推进，油腔内油压迅速升高，油压在经过一个迅速而少量的骤增后将触动排油阀，排油阀打开排除少量油液以维持油腔内油压错误！未找到引用源。。

随着活塞从最高点向下运动，膜片油侧压力降低，膜片气侧压力也随之降低，气腔内残余气体膨胀，由于向下的膜片弹性复原力的存在，这一过程中膜片油侧压力始终稍大于气侧压力;当气腔内气体压力低至吸气压力，吸气阀打开吸气，从此气腔内始终保持吸气不变;当膜片回复到平衡时，膜片弹性回复力为零，膜片的油侧气压在这一瞬间与吸气压力相等;随着膜片继续向下运动，膜片开始产生向上的回复力并逐渐增大，因此膜片油侧压力也相应减小，直至膜片紧贴配油盘型面，吸气过程完成错误！未找到引用源。。

二 膜片厚度

2.1膜片厚度的优化

工作时，膜片在膜腔中发生变形，假设他的总体积不变，随着膜片发生形变，膜片的厚度随变形逐渐减小直至到达临界点，循环往复运动致使发生膜片破裂错误！未找到引用源。。由于膜片产生裂纹的原因通常都是疲劳破坏，影响膜片表面疲劳破损的原因除材料性能外，还有膜片的厚度错误！未找到引用源。。所以膜片的厚度也是影响疲劳破坏的一个重要因素，所以对膜片提出改变厚度的优化方案设计。

2.2 不同厚度的膜片分析

分别取厚度为0.4mm，0.5mm，0.6mm的膜片，采取相同的网格划分方法、约束条件、材料、大小等对他们进行有限元分析错误！未找到引用源。。由上图可知，膜片运动相同的最大位置时，厚度不同的等效应力图与等效应变图的分布是相同的，三种厚度的膜片都是在边缘处应力最集中，随着半径减小，应力和应变先减小后增大，中心区域的应力应变小于边缘。

不同膜片的等效应力和等效应变不同，0.4mm的膜片大于0.5mm的膜片大于0.6mm的膜片，可知膜片鼓起相同时，膜片越厚，需要的压差力就越大，压差力越大，膜片层间的接触摩擦就越大，膜片磨损就更严重，就需要消耗更多的机械能。

三 结论

经过分析可知，膜片厚度的减小，膜片的工作寿命有所提高。气侧膜片与被压缩气体接触，油侧膜片和液压油接触，容易对膜片造成腐蚀现象，同时过薄的膜片不容易制造，所以膜片的厚度不能过薄。当膜片厚度变小时，表面上的磨痕数量有较明显的减少，且中心处压塌现象基本与0.5、0.6时的一致，故选用膜片厚度为0.4mm的膜片较为合适。

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